物联网技术在某智慧医院的设计与应用

宋海军， 李厚哲

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海 200092)

0 引言

现代化医院的重要标志之一是数字化，《全国医院信息化建设标准与规范(试行)》(2018年)、GB 50314-2015《智能建筑设计标准》是数字化医院设计的主要规范依据。

随着医院数字化与物联网、云计算、大数据、人工智能等信息技术的结合，数字医院正迈向智慧医院，物联网技术更是其核心之一，基于物联网技术的系统应用是智慧医院的重要组成部分。随着国家及地方的政策支持、计算处理能力和无线技术微型化等信息技术的进步，物联网新技术、新应用层出不穷，在医疗行业呈现出爆发式增长，物联网应用技术的选择是实现智慧医院建设的重要保证。

本文结合某智慧医院智能化专项设计工程，对物联网在智慧医院建设中的设计方法以及应用技术的选择进行讨论。

1 医疗健康物联网

根据GB/T 33474-2016《物联网-参考体系结构》，物联网技术主要包括感知、网络通信、应用、公共技术等。在医疗工程，物联网技术支持院内医疗信息、设备信息、药品信息、人员及管理信息的数字化采集、处理、存储、传输、共享等功能，实现对人的智能化医疗服务和对物的智能化管理，物联网与医疗健康IT系统的有机结合，即“医疗健康物联网”。

在智慧医院建设中，物联网的联通技术促进应用物联网的医疗设备大幅增加，随着设备数量大幅增加和管理的需求，又进一步促进了支持采集和传输医疗级别数据的传感器、物联网络、服务系统及软件的进步。

通过医疗健康物联网，打通融合医疗信息系统、楼宇智能化系统，对临床医疗、住院护理、患者服务、院内固定资产、医疗设备、高值耗材、后勤物资、人力资源、建筑环境实现综合智能化管理与监控，通过传感设备对患者、医护人员以及移动设备、医疗设备的互联互通，实现对整个医疗环境的动态感知，以智慧化管理手段满足医疗项目的智慧化管理需求，提升医疗领域整体服务水平和能力。

然而，在项目建设中，须结合实际需求选择适用的应用系统，不应“一哄而上”，盲目追求“大而全”。首先，搭建全覆盖的无线传感网络，构建物联网服务平台。以Wi-Fi、ZigBee、4G/5G等网络接入手段，为医院内部提供物到物、物到人的通信通道；通过服务平台，为各应用系统提供统一的、标准化的接口，满足物联网应用对基础服务的要求。第二，选择实施较为简单、能立即产生效果的物联网基础应用先期进行建设，并随着医疗业务的完善，逐渐扩展医疗健康物联网应用。第三，要进一步扩展和深化院内物联网应用，打造基于网络的远程医疗服务和虚拟医院等智慧医院建设。

2 项目顶层设计

项目位于深圳市东部，某三甲综合医院的新建外科综合楼工程，由门诊、医技、手术、住院、康复、药房等功能科室组成，建筑面积约14.7万m2，地上23 层，地下2 层，病床900张。院方希望按照医疗、健康、养老一体化的医院模式建设，以本项目提升整个院区的医疗健康服务能力和水平，促进全院区的智慧医院转型。

结合院方打造智慧医院的设想，从基础智能化设计入手，采用IPV6网络协议，以物联网AP实现全院无线覆盖，接入运营商的5G信号等；结合提升便民服务、工作便捷、管理便捷等需求，设置医疗健康物联网系统及物联网服务管理平台建设。

2.1 应用选择

通过调研掌握医院数字化建设现状、了解医院未来信息化建设需求，考察深圳南山医院等高水平医院建设情况，结合新技术、新产品及市场应用情况，综合考虑项目预算、建设周期等方面内容，展开医疗健康物联网系统设计。图1所示为物联网系统组成。

图1 物联网应用系统组成

本项目物联网应用系统的选择主要包括：(1)灵活高效的无线入侵报警系统、可视化巡更系统、多方信号互联互通的全网无线对讲系统；(2)覆盖全院，防止追逐性、暴力伤医的医护随身报警系统；(3)覆盖全院，创建电子围栏的特殊病患防走失系统；(4)覆盖全院，改善患者就诊体验，提高医院服务水准，向患者提供和就诊流程相结合的院内导航系统；(5)输液过程实时监测，自动提醒输液进度，减轻护士工作压力，提升护理工作效率的智能输液监测系统；(6)快速盘点、定位追踪、能耗管理的医疗设备能效管理系统；(7)对应急救治标准化流程的各个环节进行时间监控与管理的急救时间管理系统；(8)实现医疗废弃物从源头到运输的管理和监管的医疗废弃物管理系统；(9)利用医护智能工卡进行实时位置信息，实时上传，大数据分析，实现人员定位及管理的系统等。

2.2 分步设施

第一，先行部署必备的物联网应用子系统，如医护随身报警、院内导航、无线入侵报警等。第二，对于医疗资产管理、无线输液、特殊病患防走失等系统，还可以在部分科室先行“试点”，然后再全院推广。第三，预留急救时间管理、医疗废弃物管理系统等，并可适应新技术提升要求。第四，未来对接智慧城市建设，实现远程社区医疗服务、3D虚拟医院的智慧医院建设。

2.3 物联网协同运营平台

搭建物联网协同运营平台(图2)，将各子系统之间实现集中统一管理、信息资源共享，任何异常情况均可形成系统联动，制定预案排演应对突发情况；平台系统信息同时具备“大数据”特征，可通过各个子系统信息进行信息采集、统计和分析，对于安全分析、管理决策做出数据支撑。

图2 物联网协同运营平台

通过统一服务窗口，基础设备即可实现交换部署、逻辑运算、应用门户等所有资源的利用。通过平台的统一管理，实现符合医院应用的多个业务场景彼此互联互通，搭建物联网智慧医院的体系。

3 主要应用系统简介

3.1 医疗设备能效管理系统

为医疗设备串接带有功耗检测功能的物联网模块，通过功耗波动曲线判断设备开机/待机/检测等状态，统计医务人员工作绩效；自动统计分析不同类别设备的利用效率和使用次数，为设备资源的合理调配以及采购提供管理决策参考；通过大数据形成各自管理分析报表支撑决策，实现医疗设备的投资使用率监管；系统支持设定维修保养的预警时长，根据自动统计工作时间预警，控制风险，规避医疗事故发生。

3.2 院内导航系统

门诊大厅设置智能导航机，基于室内定位技术，向患者提供和就诊流程相结合的导航，提供按就诊流程自动导航、用户自搜索导航、室内位置分享、院外导诊、反向寻车等诸多功能，为患者提供基于移动端的院内导航服务，动态连续指引，对接动态就诊信息，犹如专人引导，有效提升患者就诊效率，改善患者实际就诊体验。

3.3 无线冷链管理系统

对医院药库、检验科、生化室、血库、污染区等药品监测点，采用物联网温度传感器实时掌握温、湿度数据，主动发送监测数据至物联网基站，再发送到物联网数据采集引擎，在冷链管理系统中通过实现图形化展示，当温度异常时，可通过短信或邮件等方式告警。

3.4 手术器械追踪系统

对每一把手术器械安装RFID标签，实现医院消毒供应科对器械的实时管理，建立自动化电子档案，追踪每一把器械的消毒流程，保证器械进行完整严格的消毒。确保每一台手术的所有器械在手术前和手术后的100%匹配，做到无丢失及定位管理。

3.5 医疗废弃物管理系统

利用定位系统提供的准确位置信息和医疗回收车或医疗废弃袋上安装 RFID 标签相结合，记录工作人员在院内收集、搬运医疗废弃物时是否遵循固定的路线，集中堆放于医院专设的医用废弃物房内，密闭保存，防止污染周围环境，确保疾控部门可直接的获得第一手的医用废弃物管理信息。

4 结束语

医疗健康物联网的技术特点，展示了其在医疗行业应用的巨大潜力。“感知健康、智慧医疗”是医疗健康物联网应用的效果，其核心作用是对医疗服务流程的有效重塑，以信息化技术突破医疗服务的时间、空间和资源的限制，提供医疗服务的创新模式。医疗健康物联网的蓬勃发展带来的影响，直观地表现在更高的患者参与度、更佳的治疗效果、更少的医疗错误以及更好的患者体验上。